Thèse soutenue

Nanofils de CoxNi1-x en épitaxie en matrice de SrTiO3 : croissance, structure et contrôle d'anisotropie magnétique
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Auteur / Autrice : Xiaorong Weng
Direction : Franck VidalYunlin Zheng
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique et chimie des matériaux
Date : Soutenance le 12/09/2019
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des nanosciences de Paris (1997-....)
Jury : Président / Présidente : Nicolas Menguy
Examinateurs / Examinatrices : Véronique Dupuis
Rapporteurs / Rapporteuses : Caroline Andreazza, Thomas Hauet

Résumé

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Cette thèse décrit l’étude de l’auto-assemblage de nanofils ferromagnétiques de CoxNi1-x épitaxiés dans une matrice de SrTiO3. Ce système est elaboré par ablation laser pulsé. Profitant du dépôt séquentiel des fils et de la matrice, le diamètre des nanofils est contrôlé dans la gamme de 1,7 à 5,3 nm. En raison du désaccord de paramètre de maille entre les fils et la matrice, les nanofils sont dilatés axialement. Cette déformation décroît lorsque le diamètre des fils augmente, dans la gamme de 2-4%. L'anisotropie magnétique des nanofils résulte de la compétition des anisotropies magnétostatique et magnétoélastique. L'effet magnétostatique favorise un axe d'aimantation facile le long de l'axe des fils. La contribution magnétoélastique introduite par la déformation dépend de la constante de magnétostriction et de la déformation. Elle est uniaxiale, négative pour Ni et positive pour une concentration de Co d'environ 20% et plus. Sous une déformation supérieure à 0,8%, l’anisotropie magnétoélastique prédomine, faisant de l’axe des fils un axe d'aimantation dur pour Ni. Pour les nanofils de CoNi, la grande déformation renforce le caractère facile de l’axe des fils. Il en résulte une augmentation de la température de blocage par rapport à la température ambiante, indiquant une augmentation de la stabilité thermique de l'aimantation. Une étude spectroscopique des moments magnétiques de spin et d'orbite met en évidence le fait que l'anisotropie du moment orbital peut être corrélée à l'anisotropie magnétoélastique. Le contrôle de l'anisotropie magnétique par la déformation ou le diamètre est un bon point de départ pour la construction de structures nanomagnétiques 3D.